 ,
де
 ,
 ,
Розбіжність експериментальних і теоретичних значень Feп не переважала ± 19%, що значною мірою пов`язано з неіндивідульністю врахованих параметрів артерії та похибкою визначення FS .
Встановлено кількісні оцінки впливу на параметри послідовно–паралельної моделі поширення механічних сигналів середовищем м`яких тканин організму людини зовнішньої (FП) дії на зони сприйняття названих сигналів на поверхні тіла людини.
У цьому розділі представлено результати аналізу амплітудно–частотної характеристики (АЧХ) передавальної функції БТС: артерія – м`які тканини біооб`єкта – перетворювач. Отримані дані показали залежність спектру сигналу на вході перетворювача від величини FП – за умови слабкого притискання (тиск на зону реєстрації сигналу менший за діастолічне значення тиску крові в артерії) спостерігалося виділення низькочастотних складових пульсового сигналу.
Показано, що в границях розглянутої обмеженої БТС не можна пояснити значне виділення високочастотних складових пульсового сигналу за помірних значень FП (тиск на зону реєстрації сигналу співмірний та більший за систолічне значення тиску крові в артерії).
Розроблено модель розширеної БТС: ділянка артерії – м`які тканини біооб`єкта – перетворювач. Ділянка артерії моделювалася як стаціонарна, нелінійна гідродинамічна система з розподіленими і змінними у зоні накладання сенсора параметрами (пружність стінки, площа перетину).
Рис.2.Залежність АЧХ променевої артерії від FП.
АЧХ передавальної функції ділянки артерії в зону накладання перетворювача в залежності від FП, за умови заданого на її вході пульсового тиску крові проілюстрована на рис.2, де FП = 0,5 Н відповідає слабкому, а FП = 2 Н – помірному притисканню сенсора до зони реєстрації сигналу, a f /a1 – – відношення амплітуд гармонік пульсового сигналу (частота 1 гармоніки становила 1 Гц), η – неузгодженість хвильового опору ділянки артерії з дистальною частиною системи кровообігу біооб`єкта.
Отримані результати імітаційного моделювання див.рис.2 засвідчують виділення низькочастотних складових пульсового сигналу (FП = 0,5 Н) і цей ефект посилює аналогічне явище, яке спостерігається у процесі передачі сигналу середовищем м`яких тканин організму людини до медичного перетворювача, а також значне виділення високочастотних складових пульсового сигналу для помірних значень FП (FП = 2 Н).
Встановлено особливості пальпаторної діагностики за пульсом, які пов`язані із частотною селекцією пульсового сигналу за рахунок зміни FП . Це створює методологічну передумову подальшого розвитку методології пульсометрії.
Розроблена послідовно – паралельна модель БТС формування пульсових сигналів на поверхні тіла людини була покладена в основу дослідження взаємодії біооб`єкт – медичний перетворювач у зонах реєстрації сигналів механокардіометрії та кардіотокометрії.
Третій розділ роботи присвячено дослідженню взаємодії біооб`єкт – перетворювач у методах БМД, синтезу структур медичних сенсорів та пристрою для багатозональної пульсометрії, обгрунтуванню їх параметрів та методології реєcтрації проявів внутрішніх МАС на поверхні тіла людини, які забезпечують єдність результатів обстеження пацієнтів.
Як було показано у попередньому розділі, присутність у БТС багатозональної пульсометрії нелінійного in–vivo елементу (артерії), приводить під впливом медичних перетворювачів (FП) до зміни спектрів пульсових сигналів. Забезпечення єдності результатів у об`єктному вимірі вимагає створення однакових умов функціонування артерії в різних зонах під час реєстрації сигналів. Це пов`язано, у загальному випадку, із визначенням за розробленою методикою параметрів послідовно–паралельної моделі БТС сприйняття і передачі сигналів див.рис.1 для кожної із зон; урахуванням властивостей артерії; обрахунком і встановленням відповідних індивідуальних значень FП у кожній зоні. Зональна індивідуальність FП визначається зональними анатомічними відмінностями біооб`єкта. Однак представлена методика реєстрації багатозонального пульсового сигналу внаслідок громіздкості не придатна для медичної практики.
Обгрунтовано критерій впливу медичного сенсора на пульсові коливання артерії, яким є величина вхідної дії на перетворювач або вихідний сигнал сенсора. Дослідження було проведено за моделлю, схема якої представлена на рис.3, де FП – сила зовнішньої дії з боку медичного перетворювача на зону реєстрації пульсового сигналу.
Рис.3.Схема до визначення частки сили FП, що припадає на артерію.
Встановлення зонально індивідуальних значень FП можливо за умови плавного регулювання сили притискання перетворювача до поверхні тіла людини.
Обгрунтовано використання пневматичної системи зміни FП, кінцевим елементом якої є сильфон, що контактує рухливим торцем з поверхнею тіла біооб`єкта, а також розташування перетворювача сили пульсового сигналу в електричний сигнал всередині зазначеного сильфона.
Доведено, що виконання торця сильфона у вигляді трансформатора сили із певним співвідношенням його площ та жорсткості сильфона дозволяє контролювати зовнішню дію на зони сприйняття пульсових сигналів за тиском у пневматичній системі.
Синтезована структура пристрою для багатозональної пульсометрії складається з трьох перетворювачів, пневматичної системи незалежного регулювання сили притискання останніх до поверхні тіла людини в зонах реєстрації пульсових сигналів та механічних коливальних систем 2 порядку.
В однозональних методах БМД діагностики за локальними та нелокальними проявами на поверхні тіла внутрішніх МАС біооб`єкта єдність результатів вимагає, зокрема, мінімального зовнішнього впливу на зони сприйняття сигналів за довільних, фізіологічно припустимих, значень FП. Забезпечення мінімального зовнішнього впливу на зону сприйняття сигналу на поверхні тіла біооб`єкта, окрім іншого, передбачає редукцію дії FП на зони сприйняття сигналів за рахунок використання опорного елемента конструкції перетворювача. У випадку фонокардіометрії задача досліджувалася за моделлю, аналогічною до зображеної на рис.3. Остання була доповнена механічним імпедансом ділянки поверхні тіла людини, що контактує з опорним елементом конструкції сенсора, який було включено у механічному сенсі паралельно до навантаження джерела FП. Ступінь редукції дії FП на зону сприйняття сигналу відрізняється зональною індивідуальністю, у фонокардіометрії, на відміну від пульсометрії та апекскардіометрії, вона може становити більше порядку величини.
Для фоносенсорів важливою вимогою є акустична завадостійкість. Синтезовано нову структуру фоноперетворювача, що відрізняється високою стійкістю до зовнішнього акустичного сигналу, механічна сторона якого представляє комбінацію коливальних систем другого порядку. Частоти резонансу переміщення цих систем знаходяться за межами частотного спектру фонокардіо–сигналу. Розроблено математичну модель нової структури сенсора.
Аналіз акустичної завадостійкості зазначеного перетворювача було проведено за моделлю, схема якої показана на рис.4, де Y – переміщення корпусу сенсора, m1, K1d, m2, K2d – коливальна маса та жорсткість високочастотної (частота резонансу переміщення вища за верхню межу спектра фонокардіо–сигналу) і низькочастотної коливальних систем, відповідно, Zt – механічний імпеданс ділянки поверхні тіла людини на площі контакту з елементом введення сигналу у перетворювач (пелотом конструкції).
Рис.4. Механічна схема моделювання дії акустичної завади на фоноперетворювач.
Результати фізичного моделювання та експериментальних досліджень в медичній практиці підтвердили високу акустичну завадостійкість нової структури фоносенсора, яка майже на порядок величини переважає даний показник для відомих фоноперетворювачів.
Методична похибка δ перетворення сили фонокардіо–сигналу та вплив рухливості корпуса сенсора на відтворюваність результатів досліджувалися за моделлю БТС формування сигналів у фонокардіометрії, зображеною на рис.5, де FO – джерело сигналу, ZO – внутрішній опір джерела сигналу, mt, Rt, Kt – – коливальна маса, опір тертя та жорсткість ділянки поверхні тіла людини, що контактує з пелотом перетворювача, m1, R1, K1d, m2, R2, K2d – відповідні параметри високочастотної та низькочастотної коливальних систем механічної сторони фоноперетворювача, ZКР – механічний імпеданс елементів закріплення сенсора на тілі людини з урахуванням імпедансу ділянки поверхні тіла, на яку опираються ці елементи.
Рис.5. Модель БТС формування сигналів у фонокардіометрії.
Залежність похибки δ нової структури фоноперетворювача від частоти в спектрі частот фонокардіо – сигналу показана на рис.6, де b2 – ступінь заспокоєння низькочастотної коливальної системи.
Рис.6. Залежність від частоти відносної похибки δ перетворення сили для синтезованої структури сенсора в частотному діапазоні фонокардіо–сигналу.
Обгрунтовано вимоги до параметрів нової структури фоносенсора, його антропометричних показників та елементів закріплення на тілі людини, які забезпечують відтворюваність сприйняття фонокардіо – сигналу за довільних, фізіологічно припустимих, умов реєстрації.
В однозональних методах БМД діагностики за нелокальними повільнозмінними сигналами (токо–сигнал) зовнішня дія на перетворювач FП не тільки впливає на характеристики зони сприйняття сигналу, а дає також прямий внесок у вихідний сигнал медичного сенсора. У цьому випадку використання опорного елемента конструкції перетворювача дозволяє збільшити чутливість сенсора до корисного сигналу.
Задача досліджувалася за моделлю БТС формування сигналу в токометрії, зображеною на рис.7, де Fo, Zo(ω) – як і раніше, характеристики джерела сигналу, Z11(ω), Z12(ω), Zd(ω), ZКР(ω) – механічний імпеданс тканин організму, що контактують з елементом введення сигналу та опорною поверхнею перетворювача; вхідний імпеданс сенсора та елементів його закріплення на тілі людини, відповідно.
Рис.7. Механічна схема БТС формування нелокального біомеханічного сигналу на поверхні тіла людини.
Обгрунтовано вимоги та представлено номограми для визначення характеристик і антропометричних показників токоперетворювачів у залежності від редукції внеску FП у вихідний сигнал сенсора та методичної похибки перетворення сили проявів на поверхні тіла роділлі сигналу біомеханічної активності матки.
Ультразвукові перетворювачі акушерського призначення працюють у режимі обмеженої інтенсивності випромінювання, зумовленому біологічною дією ультразвуку. Методами математичного і фізичного моделювання визначено співвідношення між робочою частотою перетворювача та параметрами п`єзоелементів випромінювача і приймача УЗ – коливань, які забезпечують максимальну чутливість сенсора у процесі локації серця плоду.
Структури перетворювачів наведено на рис.8:
а) фрагмент структури пристрою для формування багатозонального пульсового сигналу;
б) перетворювачів для фонокардіометрії;
в) сенсорів для пульсометрії та апекскардіометрії;
г) перетворювачів для об`ємної пульсометрії;
д) сенсорів для токометрії;
е) перетворювачів для ультразвукової локації серця плоду.
Рис.8. Структури перетворювачів (пристрою) для методів механокардіометрії та кардіотокометрії. 1 – корпус, 2 – чутливі елементи, 3 – біооб`єкт, Fd – – вхідна дія на перетворювач, Р – тиск у пневматичній системі.
У четвертому розділі обгрунтовано та оптимізовано конструктивні особливості, технологічні аспекти виготовлення і розроблено методики метрологічного забезпечення серійного виробництва та експлуатації перетворювачів для механокардіометрії та кардіотокометрії у медичній практиці.
Обгрунтовано вибір і закріплення п`єзоелектричного та тензорезистивного чутливих елементів для перетворення сили проявів на поверхні тіла біооб`єкта внутрішніх механічних (акустичних) сигналів відповідних контактних сенсорів; матеріалу оболонки та елементів конструкцій, які контактують з поверхнею тіла людини під час обстеження; вимірювальних і кінематичних пружних елементів, а також технологічні аспекти виготовлення перетворювачів.
Розроблено і узгоджено з органами Держстандарту методики повірки технічних параметрів перетворювачів для знімання біомеханічних (біоакустичних) сигналів з поверхні тіла людини, які грунтуються на техніці перехідних процесів.
Оптимізовано конструкцію ультразвукових перетворювачів локації серця плоду, функцією цілі чого було :
– для чутливих елементів конструкції – забезпечення максимуму коефіцієнта перетворення K=U2 / Iак, де U – напруга на вході підсилювача, Iак – інтенсивність ультразвукового поля. Вважалося, що К = К (S, f, l3, Z1, Z3), де S – площа, f – – робоча частота каналу, Z1, Z3 – питомі акустичні опори демпфера і протектора чутливих елементів, l3 – товщина протектора;
– для випромінювача ультразвукових коливань – забезпечення максимуму коефіцієнта перетворення K1=Iак / Рел , де Рел – потужність електричного збудження. Вважалося, що K1 = K1 (S, f, l3, Z1, Z3) .
Оптимальною структурою вузла п`єзоелементів УЗ – перетворювачів для приладів акушерського призначення є закріплення чутливого елемента без штучно сформованого демпфера за умови товщини протектора, що кратна половині довжини хвилі УЗ – коливань у матеріалі протектора.
Розроблено технічні засоби визначення характеристик п`єзоелектричного випромінювача і приймача УЗ – коливань методом змінного навантаження, де за навантаження було використано: повітря, дистильовану воду та гліцерин.
Обгрунтовано засоби підвищення експлуатаційної надійності розроблених конструкцій перетворювачів для механокардіометрії та кардіотокометрії.
У п`ятому розділі представлено методики розрахунку технічних характеристик та антропометричних показників перетворювачів сили локальних біомеханічних та біоакустичних, а також нелокальних біомеханічних сигналів на поверхні тіла людини, а також результати медико–технічних досліджень.
Результати технічних досліджень.Результати експериментального дослідження технічних характеристик медичних перетворювачів наведені у цьому розділі за даними Державних контрольних випробувань перших промислових партій сенсорів (табл.1), за винятком сенсорів для фонокардіометрії типу ПФ–01 та перетворювачів пристрою для багатозональної пульсометрії, результати для яких були отримані під час Державних приймальних випробувань дослідних зразків.
Перетворювачі типу ППУ – 02 мали наступні характеристики:
– робоча частота (2,640 ± 0,001) Мгц,
– інтенсивність випромінювання ≤ 20 мВт/см2.
Результати медичних досліджень
Результати дослідження єдності сприйняття і передачі внутрішніх МАС на поверхні тіла біооб`єкта.
Усі результати експериментальних досліджень нових зразків медичних перетворювачів оброблялися з рівнем гарантії висновку 0,95.
1. Багатозональний пульсовий сигнал.
Дослідження було проведено методом фізичного моделювання. Ділянка артерії моделювалася за допомогою латексної трубки із дотриманням геометричних критеріїв подібності. Пульсовий сигнал моделювався імпульсами тиску у вигляді півсинусоїди з частотою слідування (60 – 120) хв–1, шпаруватість сигналу змінювалася у межах (3,20 – 7,14). Сила притискання перетворювачів до трубки становила (0,2 ± 0,025) Н.
Пульсові коливання стінки трубки реєструвалися за участю 6 послідовно розташованих перетворювачів (2 пристроїв, за кількістю каналів у пульсодіагностичному комплексі “Пульс”) і оцінювалися за допомогою показника, що дорівнював відношенню потужностей спектру сигналу в діапазоні частот (0,5 – 10) Гц та (10 – 48) Гц. У цих дослідженнях межі мінливості середнього у об`єктному вимірі значення цього показника не переважали ± 6,5%.
Відтворюваність результатів за участю різних операторів визначалася за 7 спостереженнями при частоті пульсацій 120 хв–1 та шпаруватості 3,8. Межі мінливості середніх значень для кожного із 6 каналів реєстрації пульсових сигналів не переважали ± 8%.
2. Однозональні сигнали.
Дослідження було проведено за участю 3 операторів.
– Пульсовий сигнал (перетворювачі типу ПСА–02).
Обстежено 27 осіб у віці (30±11) років, 20 практично здорових і 7 осіб хворих на гіпертонічну хворобу та ревмокардит. Межі мінливості відносних показників пульсового сигналу не переважали ±11%, а абсолютних ±15% середніх значень.
– Фонокардіо – сигнал (перетворювачі типу ПФ – 01).
Обстежено 47 осіб у віці (36 ± 9) років. Спостереження були проведені з використанням низькочастотної характеристики L фонокардіографічного каналу. Межі мінливості часових характеристик сигналу не переважали ± 4%, а абсолютних амплітудних показників ± 10% середніх значень.
Результати дослідження впливу сили притискання перетворювачів до тіла людини на результати формування сигналів.
1.Пульсовий сигнал (перетворювачі типу ПСА – 02).
Обстежено 39 осіб у віці (33 ± 15) років. У процесі обстеження сила притискання перетворювачів Fп до тіла змінювалася у діапазоні значень (1 – 5) Н з кроком (1,00 ± 0,08) Н. Межі мінливості абсолютних амплітудних показників сигналів не переважали ± 10% середніх значень, що на порядок величини менше у порівнянні з відомими сенсорами даного призначення.
2. Фонокардіо – сигнал (перетворювачі типу ПФ – 01).
Обстежено 47 осіб у віці (36 ± 9)років. Спостереження були проведені з використанням низькочастотної характеристики L фонокардіографічного каналу. У процесі обстеження сила притискання перетворювачів Fп до тіла змінювалася у діапазоні значень (1 – 5) Н з кроком (1,00 ± 0,08) Н. Межі мінливості найбільш чутливих до Fп амплітудних показників сигналу не переважали ± 9% середніх значень.
Редукція впливу сили притискання перетворювача на зону сприйняття сигналу (внеску у величину вихідного сигналу)
1.Перетворювачі типу ПАК – 02.
Обстежено 38 осіб у віці (28 ± 8) років. Редукція дії Fп на зони сприйняття сигналів визначалася за перехідним процесом, що виникав при ступінчастій зміні Fп на величину (1,00 ± 0,08) Н. Різниця розрахованого і експериментального значень редукції не переважала ± 16%.
2. Перетворювачі типу ПС – 02.
Обстежено 15 осіб жіночої статі у віці (25 ± 5) років. Сила притискання перетворювачів Fп змінювалася у діапазоні значень (1 – 5) Н з кроком (2,0 ± ± 0,1)Н. Різниця розрахованого і експериментального значень редукції внеску Fп у вихідний сигнал сенсорів не переважала ± 17%.
Дослідження вірогідності діагностування функціонального стану організму людини за даними багатозональної пульсометрії
Клінічні дослідження пульсодіагностичного комплексу “Пульс”, у складі якого використано розроблені пристрої для багатозональної пульсометрії, проводилися без попереднього з`ясування анамнезу життя та захворюваності, клінічного та лабораторного обстеження людей. Всього було обстежено 117 осіб у віці (19 – 55) років, серед них 42 особи чоловічої та 75 жіночої статі.
З метою з`ясування достовірності результатів пульсової діагностики за допомогою комплексу “Пульс” призначалися наступні додаткові обстеження: УЗД, ендоскопічне та лабораторний аналіз сечі, які залежали від результатів скрінінгу стану здоров`я обстежених.
У тих випадках, коли додаткове обстеження було проведено, попередній діагноз методом пульсової діагностики за тібетсько–монгольскою медициною підтвердився у 94% випадків.
Результати оцінки акустичної завадостійкості фоноперетворювача ПФ – 01.
Порівняльне дослідження акустичної завадостійкості нового фоноперетворювача ПФ – 01 і моделі 25D фірми Siemens було проведено в другій середньочастотній смузі m2 фонокардіографічного каналу при рівні зовнішнього шуму 55 дБ. Обстежено 31 особу у віці (34 ± 15) років. Отримані результати представлені в табл.2.
Таблиця 2
Порівняльна характеристика
акустичної завадостійкості фоноперетворювачів
У додатках представлено інформацію щодо технічних характеристик розроблених у роботі нових медичних перетворювачів; діагностичних систем та комплексів, в яких застосовано розроблені сенсори, а також дані про впровадження результатів дисертаційної роботи.
ВИСНОВКИ
1. Вперше розроблено основи теорії БТС формування механічних і акустичних сигналів від внутрішніх джерел на поверхні тіла біооб`єкта, де розглянуто у сукупності : внутрішнє джерело сигналу – передавальне середовище м`яких тканин організму людини – медичний перетворювач. Принципові особливості моделей структурних елементів досліджених систем полягають у наступному.
Джерело сигналу :
пульсометрія – детермінована, стаціонарна, параметрична модель пульсових коливань ділянки артерії як нелінійної гідродинамічної системи з розподіленими і змінними в зоні накладання перетворювача параметрами (тонус, площа перетину);
фонокардіометрія, кардіотокометрія – детермінована, стаціонарна модель переміщення глибинних структур організму людини.
Передавальне біологічне середовище – детермінована, стаціонарна, параметрична, послідовно–паралельна модель нелінійного реологічного середовища із зосередженими і змінними у зонах реєстрації сигналів параметрами.
Медичні перетворювачі – перетворювачі механічних і акустичних величин у електричний сигнал, механічна сторона яких представляє комбінації коливальних систем різної фізичної природи.
Реалізація системного підходу дозволила створити і впровадити у серійне виробництво та медичну практику ряд нових технічних засобів формування сигналів для методів механокардіометрії та кардіотокометрії, які забезпечують відтворюваність та єдність сприйняття і передачі зазначених сигналів.
2. Встановлено за результатами моделювання та експериментальних досліджень закономірності взаємодії з біооб`єктом контактних перетворювачів фізичних величин механічних і акустичних сигналів, а також особливості, що спричиняють втрату єдності результатів обстеження пацієнтів та недостатню захищеність від дії імпульсної біомеханічної завади (артефактів) в методах механокардіометрії та кардіотокометрії.
Зокрема, за умови зміни сили зовнішнього тиску на зони реєстрації сигналів у діапазоні значень (0 – 2) Н:
– модуль передавальної функції м`яких тканин організму людини в області променевих артерій становить (50 – 600) Н/м;
– діапазон значень коефіцієнта розподілу зазначеної сили між елементами біотехнічної системи формування сигналів у випадку променевих артерій людини становить (0,25 – 0,6).
Доведено: методика багатозональної пульсометрії за канонами східної медицини грунтується на спектральній селекції пульсових сигналів, що класифікує її як методику з жорстко визначеними умовами обстеження пацієнтів і створює передумови подальшого розвитку методів обробки та аналізу сигналів, а також підвищення ефективності діагностики.
За результатами розв‘язку зазначений задач обгрунтовано методологічні аспекти (умови застосування, технічні та антропометричні характеристики технічних засобів формування сигналів) одно– і багатозональної БМД за внутрішніми МАС системи кровообігу біооб`єкта, які забезпечують відтворюваність та єдність сприйняття і передачі цих сигналів за фізіологічно припустимих умов обстеження (оператор, час, місце тощо) та у об`єктному вимірі.
3. Синтезовано нові структури:
– перетворювачів сили для фонокардіометрії, які забезпечують відтворюваність результатів за довільних, фізіологічно припустимих, умов обстеження пацієнтів та високу акустичну завадостійкість;
– перетворювачів сили для токометрії з обмеженими методичною похибкою і внеском сили притискання сенсора до тіла людини у вихідний сигнал; та
– пристрою формування сигналів для багатозональної пульсометрії, який забезпечує єдність результатів у об`єктному вимірі за умови однакових вихідних сигналів в різних зонах реєстрації;
4. Розроблено методики розрахунку метрологічних характеристик та антропометричних показників функціонально сумісних з біооб`єктом у зоні реєстрації сигналів механокардіометричних та кардіотокометричних перетворювачів.
Обгрунтовано і оптимізовано конструкторсько – технологічні особливості проектування та виготовлення і розв`язано задачі метрологічного забезпечення виробництва та експлуатації зазначених перетворювачів у медичній практиці. Відповідні методики повірки узгоджені з органами Держстандарту, вони грунтуються на техніці перехідних процесів.
5. Результати медико – технічних досліджень, досвід серійного виробництва, а також клінічного застосування засвідчують:
– відповідність метрологічних характеристик та антропометричних показників нових перетворювачів сучасним вимогам медичної діагностики до сенсорів даного призначення;
– узгодження метрологічних параметрів перетворювачів з розрахованими значеннями, найбільша розбіжність спостерігалася для коефіцієнта перетворення сили пульсових сигналів сенсорів, що входять до складу пристрою для багатозональної пульсометрії, яка не перевищувала ±27%;
– єдність результатів у новій методиці багатозональної пульсометрії – мінливість спектральних оцінок пульсових сигналів не переважала ± 8 %;
– відтворюваність результатів у однозональних методах механокардіометрії – при зміні сили притискання сенсора до тіла людини в межах до 5Н границі мінливості амплітудних показників фонокардіо–сигналу не переважали ± 9 %, що майже у 5 разів менше, а пульсового сигналу – ± 10 %, що на порядок величини менше у порівнянні з відомими перетворювачами відповідного призначення ;
– високу акустичну завадостійкість нової структури фоноперетворювача, яка на порядок величини переважає цей показник для відомих фоносенсорів.
6. Створено і вправаджено у виробництво та медичну практику ряд нових функціонально сумісних з біооб`єктом високоефективних та взаємозамінних перетворювачів сили біомеханічних і біоакустичних сигналів системи кровообігу біооб`єкта, а саме, для:
– багатозональної пульсометрії (у складі пристрою);
– однозональної пульсометрії ППВ – 02, ПСА – 02;
– апекскардіометрії ПАК – 02;
– фонокардіометрії ПФ – 01;
– токометрії ПС – 02;
– ультразвукової локації серця плоду ППУ – 02,
що уможливило:
– розпочати в Україні серійне виробництво моніторів акушерського призначення типу ММП – 01 і МКП – 02;
– підвищення методологічного рівня нових поліграфічних систем ПЧ4 – 02, ПЧ6 – 02 та ПЧ8 – 02;
– створення нових інструментальних засобів діагностики життєдіяльності серцево–судинної системи організму людини: кардіополіграфа, поліграфічної системи “Фонокард – 01”, “Автоматизованого пульсодіагностичного комплексу тібетської медицини”.
7. Розвинутий системний біотехнічний підхід у вирішенні проблем створення функціонально сумісних з організмом людини медичних перетворювачів діагностичного призначення як елементів БТС формування сигналів біооб`єкта є методологічною основою подальших досліджень у галузі багатозональної пульсометрії, проблем визначення показників артеріального тиску крові за методами Ріва – Роччі – Короткова і осцилометрії, розробки нових технічних засобів для діагностики функціонального стану суглобин, хребта і т.ін.
СПИСОК ОПУБЛIКОВАНИХ ПРАЦЬ
1. Смердов А.А., Сторчун Є.В. Біомедичні вимірювальні перетворювачі: Навчальний посібник.–Львів: Кальварія,1997.–112с.
2. Смердов А.А., Сторчун Є.В. Завадостійкість двоконтурного перетворювача фонокардіосигналу // Вісник Держ.універ–ту “Львівська політехніка”.– 1994.– № 280. –С. 60–63.
3. Смердов А.А., Сторчун Є.В., Славітич О.Й. Автоматизований комплекс для експрес – діагностики на основі методів західної та тібетсько–монгольської медицини //Український журнал медичної техніки і технології.–1997.–№ 1–2.–С.42– – 46.
4. Сторчун Є.В. Моделювання структури контактного фоноперетворювача // Український журнал медичної техніки і технології.–1997.–№ 3–4.–С.84–87.
5. Сторчун Є. Визначення параметрів джерела біомеханічного сигналу // Вісник Держ.універ–ту “Львівська політехніка”. –1997.– № 326.– С.75 –76.
6. Сторчун Є. Дослідження методичної похибки фоноперетворювачів // Вісник Держ.універ–ту “Львівська політехніка”. –1997.– № 326.– С. 77 – 79.
7. Сторчун Є.В. Оптимізація вузла п`єзоелементів ультразвукових перетворювачів акушерського призначення // Технічні вісті.–1998.–№1(6)–2(7).–С.79–80.
8. Азаргаев Л.Н., Бороноев В.В., Поплаухин В.Н., Сторчун Е.В. Устройство регистрации пульсовой волны // Медицинская техника.–1998.–№2.–С. 28–32.
9. Смердов А., Сторчун Є. Дослідження завадостійкості фоноперетворювачів // Вісник Держ.універ–ту “Львівська політехніка”.–1998.– № 343.– С.150–153.
10. Сторчун Є. Моделювання елементів біотехнічної системи токометрії // Вісник Держ. універ–ту “Львівська політехніка”.–1998.– № 343.– С.156–158.
11 Сторчун Е.В. Исследование характеристик контактных преобразователей для фонокардиографии // Радиоэлектронная медицинская аппаратура: Труды ВНИИ медицинского приборостроения.– М.:1985.– С. 45–47.
12.Сторчун Е.В., Лобаз И.И., Хамрик Т.А. Экспериментальное исследование работы пьезоэлемента при заданной мощности электрического сигнала // Радиоэлектронная медицинская аппаратура: Труды ВНИИ медицинского приборостроения.– М.: 1986.– С.76–79.
13.Мацкевич Г.В., Сторчун Е.В., Балабанова И.Р. Особенности разработки технологии изготовления датчиков // Радиоэлектронная медицинская аппаратура: Труды ВНИИ медицинского приборостроения.– М.:1986.– С.103–108.
14. Волженский Д.С., Кузык М.П., Сторчун Е.В. Датчик дыхания на основе эластичной трубки и пьезоэлемента // Радиоэлектронная медицинская аппаратура: Труды ВНИИ медицинского приборостроения.– М.: 1986.– С.76–79.
15. Сторчун Е.В., Лобаз И.М., Мельник А.М. Характеристики серийных пьезоэлементов для применяемых в акушерстве преобразователей // Радиоэлектронная медицинская аппаратура. Труды ВНИИ медицинского приборостроения. – М.:1987.– С.86–93.
16. Сторчун Е.В. Преобразователи для фонокардиографии с гибкой связью // Разработка и производство медицинской аппаратуры: Труды ВНИИ медицинского приборостроения.– М.: 1990.– С.18–20.
17. Сторчун Е.В., Смердов А.А. Медицинские преобразователи многозонной пульсометрии // Электроника и связь.–1998.–№4.–ч.1.–С.46–49.
18. Сторчун Є.В. Нелінійні ефекти поширення механічного сигналу середовищем м`яких тканин біооб`єкта // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України. –1998.– № 4.– С. 78– 81.
19. Сторчун Є.В. Умови реєстрації багатозонального пульсового сигналу // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України. –1998.– № 4.– С. 81– 83.
20. Сторчун Е.В. Контактные преобразователи для фонокардиографии // Тезисы Всесоюзной конференции “Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления”.–Пенза: ВНТО им. С.Вавилова.– 1989.– – С.117–119.
21. Смердов А.А., Сторчун Є.В., Смердова Т.А. Математичне моделювання біотехнічних систем // Тези Міжнародної науково–технічної конференції “Досвід розробки та застосування приладо–технологічних САПР мікроелектроніки”.–Львів: Міносвіти України.– 1995.– Ч.1.– С.15–16.
22. Сторчун Є.В. Моделювання системи реєстрації біомеханічного сигналу переймів роділлі // Тези 4 Міжнародної науково–технічної конференції “Досвід розробки та застосування приладо–технологічних САПР мікроелектроніки”.–Львів: Мін.освіти України.– 1997.– С.178–179.
23. Свидетельство на промобразец № 16398 СССР. Преобразователь для сфигмоартериографии/Е.В.Сторчун, Б.В.Осыка,Л.И.Синяева, Г.В. Мацкевич, И.М.Милиянчук (СССР).– № 28306; Заявлено 05.03.83; Зарегистрировано 10.01.84; Опубл. Бюл. Промышленные образцы. Товарные знаки.–1984.–№4.–С.65 .
24. А.с. 1568968 СССР, МКИ A 61B 5/02.Преобразователь для фонокардиографии/ Е.В. Сторчун, Д.С. Волженский, Н.П. Щибря, С.П. Кудэровец ( СССР ). – №4364072/28–13; Заявлено 15.01.88; Опубл. 07.06.90, Бюл. № 21. –2с.
25. А.с.1597174 СССР, МКИ A 61B 5/02. Датчик для апекскардиографии / Е.В.Сторчун, А.Г. Тищенко, Л.В. Кушнирук, Д.С. Волженский ( СССР ). – №4056431/30 –14; Заявлено 14.04.86; Опубл. 07.09.90, Бюл. № 37.–2с.
26. А.с. 1808305 СССР, A 61B 5/02. Преобразователь для фонокардиографии / Е.В. Сторчун (СССР).– № 4868979/14; Заявлено 25.09.90; Опубл.15.04.93, Бюл. № 14.– – 2с.
27. Патент 2085111 Россия, МКИ С1 6А 61В 5/02. Устройство для измерения пульса /Азаргаев Л.Н. (Россия), Бороноев В.В. (Россия), Поплаухин В. Н. (Россия), Сторчун Е.В. (Украина).–№ 93052557/14; Заявл.15.11.93; Опубл. 27.07.97, Бюл. №21. – 5с.
28.Моделювання поширення механічних сигналів у середовищі м`яких тканин організму людини / Сторчун Є.В.; Держ. університет “Львівська політехніка”.–Львів,1996. –7с.– Укр.– Деп. в ДНТБ України 09.01.97 р., № 42 – Ук 97 // Анот. в реф. ж. Депоновані наукові роботи. – 1998. – №1. – с.101.
Сторчун Є.В. Біотехнічні системи в механокардіометрії та кардіотокометрії: технічні засоби формування сигналів.– Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.17 – медичні прилади та системи – Державний університет “Львівська політехніка”, Львів, 1999.
Дисертаційна робота присвячена питанням методології інструментальних методів діагностики за біомеханічними сигналами серцево–судинної системи біооб`єкта. Розроблено основи теорії біотехнічних систем формування сигналів на поверхні тіла людини. Встановлено закономірності взаємодії медичних перетворювачів із зонами реєстрації сигналів та обгрунтовано методологічні аспекти забезпечення єдності отримуваних результатів у одно– і багатозональних методах механокардіометрії та кардіотокометрії. Єдність результатів у багатозональній пульсометрії досягається за умови рівновеликої дії на різні ділянки нелінійної in vivo артеріальної системи, а в однозональних методах – за умови інваріантності взаємодії медичних сенсорів із біооб`єктом за довільних, фізіологічно припустимих, умов обстеження пацієнтів. Синтезовано структури, розроблено математичні моделі та оптимізовано конструкції ряду нових медичних перетворювачів, які впроваджено в серійне виробництво і медичну практику.
Ключові слова: біотехнічні системи, механокардіометрія, кардіотокометрія, медичні перетворювачі.
Сторчун Е.В. Биотехнические системы в механокардиометрии и кардиотокометрии: технические средства формирования сигналов.– Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.11.17 – медицинские приборы и системы–Государственный университет “Львовская политехника”, Львов, 1999.
Диссертационная работа посвящена вопросам методологии инструментальных методов биомеханической диагностики функционального состояния сердечно–сосудистой системы биообъекта. Разработаны основы теории биотехнических систем формирования механических и акустических сигналов системы кровообращения на поверхности тела человека одно – и многозонных методов диагностики в механокардиометрии и кардиотокометрии. Источники внутренних сигналов, передающая среда мягких тканей биообъекта моделировались детерминированными, параметрическими моделями нелинейных объектов с сосредоточенными и распределенными параметрами, значения которых в зонах съема сигналов определяются взаимодействием с медицинскими преобразователями. Механическая сторона преобразователей моделировалась комбинациями колебательных систем различной физической природы.
Установлены закономерности: формирования механических и акустических сигналов от внутренних источников на поверхности тела человека; взаимодейст–вия контактных преобразователей с зонами регистрации сигналов, а также осо–бенности взаимодействия, нарушающие воспроизводимость и вызывающие влия–ние импульсной биомеханической помехи (артефактов) на результаты съема ука–занных сигналов.
Обоснованы требования к преобразователям и методикам их применения, обеспечивающие единство и воспроизводимость формирования сигналов в одно– и многозонных методах диагностики механокардиометрии и кардиотокометрии.
В однозонных методах диагностики воспроизводимость результатов обеспечивается при условии инвариантности взаимодействия преобразователей с биообъектом при физиологически допустимых условиях обследования пациентов, что достигается путем распределения технологически необходимого прижима медицинского датчика к телу человека между элементами функциональных биотехнических систем формирования сигналов.
Показано, что методика многозонной пульсометрии основана на частотной селекции пульсовых сигналов, определяющей ее как методику с жестко регламентированными условиями обследования пациентов. Междузональное единство результатов съема пульсовых сигналов достигается при условии одинакового воздействия на разные участки нелинейных in – vivo лучевых артерий организма человека.
Синтезированы структуры, разработаны математические модели, оптимизи–рованы конструкции ряда новых, функционально совместимых с биообъектом механокардиометрических и кардиотокометрических преобразователей, а также устройства съема многозонного пульсового сигнала. Разработаны методики рас–чета метрологических характеристик и антропометрических показателей этих преобразователей как элементов соответствующих биотехнических систем формирования сигналов. Решены вопросы метрологического обеспечения производства и эксплуатации названных датчиков в медицинской практике. Методы поверки основаны на технике переходных процессов.
Результатами модельных и клинических исследований доказано значительное повышение воспроизводимости и единства результатов формирования механических и акустических сигналов сердечно– сосудистой системы на поверхности тела человека с помощью новых преобразователей и устройства по сравнению с известными аналогами.
Внедрены в производство и медицинскую практику ряд новых преобразователей для пульсометрии, фонокардиометрии и кардиотокометрии, а также устройство для многозонной пульсометрии.
Ключевые слова: биотехнические системы, механокардиометрия, кардиотокометрия, медицинские преобразователи.
Storchun E.V. Biotechnical systems in mechanocardiometry and cardiotocometry: technical instruments of forming the signals.–Manuscript.
Thesis for a doctor`s degree by speciality 05.11.17–medicine devices and systems.– The State University “Lviv Polytechnica”, Lviv, 1999.
The dissertation is devoted to methodological problems of instrumental diagnosis of bioobject cardiovascular system by its biomechanical signals. Fundamentals of a theory of biotechnical systems of receiving and transmitting the signals from human body surface are developed. A mechanism of interaction of medical transducers with signal registration zones is revealed; methodological aspects of measurement results uniformity are reasoned for uni– and multizone mechanocardiometry and cardiotocometry. Uniformity of measurement results for multizone pulsimetry appears to get achieved under terms of equivalent coercion on different parts of in–vivo non–linear arterial system. In case of unizone methods the same uniformity is observed if providing for invariance of interaction between medical sensors and the bioobject under any physiologically permissible conditions of patient monitoring. New medical transducers are developed including their structure synthesis, mathematical modeling and design optimization. The transducers developed are introduced into serial manufacturing and medical practice.
Key words: biotechnical systems , mechanocardiometry, cardiotocometry, medical transducers.
| 
